非圆曲面孔的应用,可以较大限度地提高活塞承载能力,是高负荷活塞销孔发展的必然趋势。非圆曲面孔复杂的三维空间曲面结构,要求在镗削过程中,刀具径向位置随着主轴转角和其轴向位置的变化,做高频响的精密微位移补偿运动。这给生产加工带来了技术难题。本文研究了一种基于超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material, GMM)驱动的新型刀具补偿装置(Giant Magnetostrictive Actuator, GMA),以解决此加工难题。本文的研究成果在山东滨州渤海活塞有限公司得到了应用。首先,综述了国内外异形孔用刀具补偿装置现状,提出了利用GMM驱动,组合柔性铰链机构,实现刀杆平动来解决异形孔镗削问题的方案；综述了GMA优化现状,提出建立变形体显式模型,并结合遗传算法进行多目标优化的方案；研究了改进的非支配排序遗传算法(Modified Non-dominating Sorting Genetic Algorithm, NSGA_Ⅱ),(?)到了处理变量不等关系约束的两个途径,解决了优化方法问题。然后,设计了基于“直角杠杆+四连杆机构”的变形体,可实现“施力方向与刀具补偿位移方向相垂直”的运动,预压力的施加方式使GMA系统更加紧凑。第三,探讨了变形体模型建立的四种方案,根据四种方案的共同需求,建立了此变形体精确的有限元模型,用宏命令文件(MAC文件)实现了自动循环建模和计算。尝试了基于现有柔性铰链模型建立变形体数学模型的方法,最终采用的建模方案为：首先确定影响变形体性能的关键因素,用有限元方法和曲线拟合方法,结合杠杆原理、等效质量计算公式和模态计算公式等,得到变形体关键因素耦合的动静态模型。然后给出了等效质量的误差修正模型,并用NSGA_Ⅱ对修正参数进了优化,保证了变形体动态方程的准确性最后,运用遗传算法NSGA_Ⅱ对变形体进行了多目标优化分析。目标包括：考虑GMM棒弹性变形的输出位移、输出力、磁致伸缩系数、变形体输出位移和一阶固有频率,得到了综合多因素的最优解集。对优化后的GMA进行了试验,证明GMA定位精度和重复定位精度高,加工的销孔型线圆滑,能够满足销孔加工精度要求